Lambda表達(dá)式是自Java SE 5引入泛型以來最重大的Java語言新特性，本文是2012年度***一期Java Magazine中的一篇文章，它介紹了Lamdba的設(shè)計初衷，應(yīng)用場景與基本語法。(2013.01.04***更新)

Lambda表達(dá)式，這個名字由該項目的專家組選定，描述了一種新的函數(shù)式編程結(jié)構(gòu)，這個即將出現(xiàn)在Java SE 8中的新特性正被大家急切地等待著。有時你也會聽到人們使用諸如閉包，函數(shù)直接量，匿名函數(shù)，及SAM(Single Abstract Method)這樣的術(shù)語。其中一些術(shù)語彼此之間會有一些細(xì)微的不同，但基本上它們都指代相同的功能。

雖然一開始會覺得Lambda表達(dá)式看起來很陌生，但很容易就能掌握它。而且為了編寫可完全利用現(xiàn)代多核CPU的應(yīng)用程序，掌握Lambda表達(dá)式是至關(guān)重要的。

需要牢記的一個關(guān)鍵概念就是，Lambda表達(dá)式是一個很小且能被當(dāng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞的函數(shù)。需要掌握的第二個概念就是，理解集合對象是如何在內(nèi)部進(jìn)行遍歷的，這種遍歷不同于當(dāng)前已有的外部順序化遍歷。

在本文中，我們將向你展示Lambda表達(dá)式背后的動因，應(yīng)用示例，當(dāng)然，還有它的語法。

為什么你需要Lambda表達(dá)式

程序員需要Lambda表達(dá)式的原因主要有三個：

1. 更緊湊的代碼

2. 通過提供額外的功能對方法的功能進(jìn)行修改的能力

3. 更好地支持多核處理

更緊湊的代碼

Lambda表達(dá)式以一種簡潔的方式去實現(xiàn)僅有一個方法的Java類。

例如，如果代碼中有大量的匿名內(nèi)部類--諸如用于UI應(yīng)用中的監(jiān)聽器與處理器實現(xiàn)，以及用于并發(fā)應(yīng)用中的Callable與Runnable實現(xiàn)--在使用了Lambda表達(dá)式之后，將使代碼變得非常短，且更易于理解。

修改方法的能力

有時，方法不具備我們想要的一些功能。例如，Collection接口中的contains()方法只有當(dāng)傳入的對象確實存在于該集合對象中時才會返回true。但我們無法去干預(yù)該方法的功能，比如，若使用不同的大小寫方案也可以認(rèn)為正在查找的字符串存在于這個集合對象中，我們希望此時contains()方法也能返回true。

簡單點兒說，我們所期望做的就是"將我們自己的新代碼傳入"已有的方法中，然后再調(diào)用這個傳進(jìn)去的代碼。Lambda表達(dá)式提供了一種很好的途徑來代表這種被傳入已有方法且應(yīng)該還會被回調(diào)的代碼。

更好地支持多核處理

當(dāng)今的CPU具備多個內(nèi)核。這就意味著，多線程程序能夠真正地被并行執(zhí)行，這完全不同于在單核CPU中使用時間共享這種方式。通過在Java中支持函數(shù)式編程語法，Lambda表達(dá)式能幫助你編寫簡單的代碼去高效地應(yīng)用這些CPU內(nèi)核。

例如，你能夠并行地操控大集合對象，通過利用并行編程模式，如過濾、映射和化簡(后面將會很快接觸到這些模式)，就可使用到CPU中所有可用的硬件線程。

Lambda表達(dá)式概覽

在前面提到的使用不同大小寫方案查找字符串的例子中，我們想做的就是把方法toLowerCase()的表示法作為第二個參數(shù)傳入到contains()方法中，為此需要做如下的工作：

1. 找到一種途徑，可將代碼片斷當(dāng)作一個值(某種對象)進(jìn)行處理

2. 找到一種途徑，將上述代碼片斷傳遞給一個變量

換言之，我們需要將一個程序邏輯包裝到某個對象中，并且該對象可以被進(jìn)行傳遞。為了說的更具體點兒，讓我們來看兩個基本的Lambda表達(dá)式的例子，它們都是可以被現(xiàn)有的Java代碼進(jìn)行替換的。

過濾

你想傳遞的代碼片斷可能就是過濾器，這是一個很好的示例。例如，假設(shè)你正在使用(Java SE 7預(yù)覽版中的)java.io.FileFilter去確定目錄隸屬于給定的路徑，如清單1所示，

清單1

File dir = new File("/an/interesting/location/");  
FileFilter directoryFilter = new FileFilter() {  
    public boolean accept(File file) {  
        return file.isDirectory();  
    }  
};  
File[] directories = dir.listFiles(directoryFilter); 

在使用Lambda表達(dá)式之后，代碼會得到極大的簡化，如清單2所示，

清單2

File dir = new File("/an/interesting/location/");  
FileFilter directoryFilter = (File f) -> f.isDirectory();  
File[] directories = dir.listFiles(directoryFilter); 

賦值表達(dá)式的左邊會推導(dǎo)出類型(FileFilter)，右邊則看起來像FileFilter接口中accept()方法的一個縮小版，該方法會接受一個File對象，在判定f.isDirectory()之后返回一個布爾值。

實際上，由于Lambda表達(dá)式利用了類型推導(dǎo)，基于后面的工作原理，我們還可以進(jìn)一步簡化上述代碼。編譯器知道FileFilter只有唯一的方法accept()，所以它必定是該方法的實現(xiàn)。我們還知，accept()方法只需要一個File類型的參數(shù)。因此，f必定是File類型的。如清單3所示，

清單3

File dir = new File("/an/interesting/location/");  
File[] directories = dir.listFiles(f -> f.isDirectory()); 

你可以看到，使用Lambda表達(dá)式會大幅降低模板代碼的數(shù)量。

一旦你習(xí)慣于使用Lambda表達(dá)式，它會使邏輯流程變得非常易于閱讀。在達(dá)到這一目的的關(guān)鍵方法之一就是將過濾邏輯置于使用該邏輯的方法的側(cè)邊。

事件處理器

UI程序是另一個大量使用匿名內(nèi)部類的領(lǐng)域。讓我們將一個點擊監(jiān)聽器賦給一個按鈕，如清單4所示，

清單4

Button button = new Button();  
button.addActionListener(new ActionListener() {  
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {  
        ui.showSomething();  
    }  
}); 

這多么代碼無非是說"當(dāng)點擊該按鈕時，調(diào)用該方法"。使用Lambda表達(dá)式就可寫出如清單5所示的代碼，

清單5

ActionListener listener = event -> {ui.showSomething();};  
button.addActionListener(listener); 

該監(jiān)聽器在必要時可被復(fù)用，但如果它僅需被使用一次，清單6中的代碼則考慮了一種很好的方式。

清單6

button.addActionListener(event -> {ui.showSomething();}); 

在這個例子中，這種使用額外花括號的語法有些古怪，但這是必須的，因為actionPerformed()方法返回的是void。后面我們會看到與此有關(guān)的更多內(nèi)容。

現(xiàn)在讓我們轉(zhuǎn)而關(guān)注Lambda表達(dá)式在編寫處理集合對象的新式代碼中所扮演的角色，尤其是當(dāng)針對兩種編程風(fēng)格，外部遍歷與內(nèi)部遍歷，之間的轉(zhuǎn)換的時候。

外部遍歷 vs. 內(nèi)部遍歷

到目前為止，處理Java集合對象的標(biāo)準(zhǔn)方式是通過外部遍歷。之所以稱其為外部遍歷，是因為要使用集合對象外部的控制流程去遍歷集合所包含的元素。這種傳統(tǒng)的處理集合的方式為多數(shù)Java程序員所熟知，盡管他們并不知道或不使用外部遍歷這個術(shù)語。

如清單7所示，Java語言為增強的for循環(huán)構(gòu)造了一個外部迭代器，并使用這個迭代器去遍歷集合對象，

清單7

List<String> myStrings = getMyStrings();  
for (String myString : myStrings) {  
    if (myString.contains(possible))  
        System.out.println(myString + " contains " + possible);  
} 

使用這種方法，集合類代表著全部元素的一個"整體"視圖，并且該集合對象還能支持對任意元素的隨機(jī)訪問，程序員可能會有這種需求。

基于這種觀點，可通過調(diào)用iterator()方法去遍歷集合對象，該方法將返回集合元素類型的迭代器，該迭代器是針對同一集合對象的更具限制性的視圖。它沒有為隨機(jī)訪問暴露任何接口；相反，它純粹是為了順序地訪問集合元素而設(shè)計的。這種順序本性使得當(dāng)你試圖并發(fā)地訪問集合對象時就會造成臭名昭著的ConcurrentModificationException。

另一種可選的方案就是要求集合對象要能夠在內(nèi)部管理迭代器(或循環(huán))，這種方案就是內(nèi)部遍歷，當(dāng)使用Lambda表達(dá)式時會優(yōu)先選擇內(nèi)部遍歷。

除了新的Lambda表達(dá)式語法以外，Lambda項目還包括一個經(jīng)過大幅升級的集合框架類庫。這次升級的目的是為了能更易于編寫使用內(nèi)部遍歷的代碼，以支持一系列眾所周知的函數(shù)式編程典范。

使用Lambda的函數(shù)式編程

曾經(jīng)，大多數(shù)開發(fā)者發(fā)現(xiàn)他們需要集合能夠執(zhí)行如下一種或幾種操作：

1. 創(chuàng)建一個新的集合對象，但要過濾掉不符合條件的元素。

2. 對集合中的元素逐一進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并使用轉(zhuǎn)化后的集合。

3. 創(chuàng)建集合中所有元素的某個屬性的總體值，例如，合計值與平均值。這樣的任務(wù)(分別稱之為過濾，映射和化簡)具有共通的要點：它們都需要處理集合中的每個元素。

程序無論是判定某個元素是否存在，或是判斷元素是否符合某個條件(過濾)，或是將元素轉(zhuǎn)化成新元素并生成新集合(映射)，或是計算總體值(化簡)，關(guān)鍵原理就是"程序必須處理到集合中的每個元素"。

這就暗示我們需要一種簡單的途徑去表示用于內(nèi)部遍歷的程序。幸運地是，Java SE 8為此類表示法提供了構(gòu)建語句塊。

支持基本函數(shù)式編程的Java SE 8類

Java SE 8中的一些類意在被用于實現(xiàn)前述的函數(shù)式典范，這些類包括Predicate，Mapper和Block--當(dāng)然，還有其它的一些類--它們都在一個新的java.util.functions包中。

看看Predicate類的更多細(xì)節(jié)，該類常被用于實現(xiàn)過濾算法；將它作用于一個集合，以返回一個包含有符合謂語條件元素的新集合。何為謂語，有很多種解釋。Java SE 8認(rèn)為謂語是一個依據(jù)其變量的值來判定真或假的方法。

再考慮一下我們之前看過的一個例子。給定一個字符串的集合，我們想判定它是否包含有指定的字符串，但希望字符串的比較是大小寫不敏感的。

在Java SE 7中，我們將需要使用外部遍歷，其代碼將如清單8所示，

清單8

public void printMatchedStrings(List<String> myStrings) {  
    List<String> out = new ArrayList<>();  
    for (String s: myStrings) {  
        if (s.equalsIgnoreCase(possible))  
            out.add(s);  
    }  
    log(out);  
} 

而在即將發(fā)布的Java SE 8中，我們使用Predicate以及Collections類中一個新的助手方法(過濾器)就可寫出更為緊湊的程序，如清單9所示，

清單9

public void printMatchedStrings() {  
    Predicate<String> matched = s -> s.equalsIgnoreCase(possible);  
    log(myStrings.filter(matched));  
} 

事實上，如果使用更為通用的函數(shù)式編程風(fēng)格，你只需要寫一行代碼，如清單10所示，

清單10

public void printMatchedStrings() {  
    log(myStrings.filter(s -> s.equalsIgnoreCase(possible)));  
} 

 如你所見，代碼依然非常的易讀，并且我們也體會到了使用內(nèi)部遍歷的好處。

***，讓我們討論一下Lambda表達(dá)式語法的更多細(xì)節(jié)。

Lambda表達(dá)式的語法規(guī)則

Lambda表達(dá)式的基本格式是以一個可被接受的參數(shù)列表開頭，以一些代碼(稱之為表達(dá)式體/body)結(jié)尾，并以箭頭(->)將前兩者分隔開。

注意：Lambda表達(dá)式的語法仍可能會面臨改變，但在撰寫本文的時候，下面示例中所展示的語法是能夠正常工作的。

Lambda表達(dá)式非常倚重類型推導(dǎo)，與Java的其它語法相比，這顯得極其不同尋常。

讓我們進(jìn)一步考慮之前已經(jīng)看過的一個示例(請見清單11)。如果看看ActionListener的定義，可以發(fā)現(xiàn)它只有一個方法(請見清單12)。

清單11

ActionListener listener = event -> {ui.showSomething();}; 

清單12

public interface ActionListener {  
    public void actionPerformed(ActionEvent event);  
} 

所以，在清單11右側(cè)的Lambda表達(dá)式，能夠很容易地理解為"這是針對僅聲明單個方法的接口的方法定義"。注意，仍然必須要遵守Java靜態(tài)類型的一般規(guī)則；這是使類型推導(dǎo)能正確工作的唯一途徑。

據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)，使用Lambda表達(dá)式可以將先前所寫的匿名內(nèi)部類代碼轉(zhuǎn)換更緊湊的代碼。

還需要意識到有另一個怪異的語法。讓我們再回顧下上述示例，如清單13所示，

清單13

FileFilter directoryFilter = (File f) -> f.isDirectory(); 

僅一瞥之，它看起來與ActionListener的示例相似，但讓我們看看FileFilter接口的定義(請見清單14)。accept()方法會返回一個布爾值，但并沒有一個顯式的返回語句。相反，該返回值的類型是從Lambda表達(dá)式中推導(dǎo)出來的

清單14

public interface FileFilter {  
    public boolean accept(File pathname);  
} 

這就能解釋，當(dāng)方法返回類型為void時，為什么要進(jìn)行特別處理了。對于這種情形，Lambda表達(dá)式會使用一對額外的小括號去包住代碼部分(表達(dá)式體/body)。若沒有這種怪異的語法，類型推導(dǎo)將無法正常工作--但你要明白，這一語法可能會被改變。

Lambda表達(dá)式的表達(dá)式體可以包含多條語句，對于這種情形，表達(dá)式體需要被小括號包圍住，但"被推導(dǎo)出的返回類型"這種語法將不啟作用，那么返回類型關(guān)鍵字就必不可少。

***還需要提醒你的是：當(dāng)前，IDE似乎還不支持Lambda語法，所以當(dāng)你***次嘗試Lambda表達(dá)式時，必須要格外注意javac編譯器拋出的任何警告。

結(jié)論

Lambda表達(dá)式是自Java SE 5引入泛型以來最重大的Java語言新特性。應(yīng)用得當(dāng)，Lambda表達(dá)式可使你寫出簡潔的代碼，為已有方法增加額外的功能，并能更好地適應(yīng)多核處理器。到目前為止，我們能肯定的是，你正急切地想去嘗試Lambda表達(dá)式，所以咱也別啰嗦了...

你可以從Lambda項目的主頁中獲得包含有Lambda表達(dá)式的Java SE 8快照版。同樣地，在試用二進(jìn)制包時，你也應(yīng)該先閱讀一下"Lambda項目狀態(tài)"的相關(guān)文章，可以在此處找到它們。

原文鏈接：http://www.blogjava.net/jiangshachina/archive/2013/01/01/393674.html